Як перевірити якість адгезії шару гарячого цинкування на конструкційній сталі?

Коли компоненти зі сталі використовують покриття для захисту від корозії, якість адгезії цього покриття не є другорядним питанням — це основна інженерна вимога. гаряче оцинковане шарі означає, що цинкове покриття може відшаруватися, потріснути або розшаруватися під впливом механічного навантаження, термічного циклювання або монтажу на об’єкті, залишаючи базову сталь незахищеною й вразливою до корозії. гаряче оцинковане розуміння того, як систематично перевіряти адгезію гарячого оцинкованого покриття до та після монтажу, дозволяє уникнути дорогостоячих переделок і передчасного руйнування конструкцій.

Гаряче оцинковане покриття утворюється внаслідок металургійного зв’язку між розплавленим цинком та залізом у сталевій основі, утворюючи серію сплавів цинку й заліза, які завершуються зовнішнім шаром чистого цинку. Саме ця шарувата структура надає гарячому оцинкуванню оцинкована сталь його перевагу щодо міцності. Однак цей зв’язок може бути порушеним через неправильну підготовку поверхні, некоректний склад розчину для оцинкування або неправильний склад сталі. Інспектори повинні оцінювати кілька показників — візуальних, механічних та розмірних — щоб переконатися, що продукт із гарячого оцинкування відповідає стандартам адгезії перед його введенням у експлуатацію в будівельному проекті.

Візуальні та поверхневі методи інспекції

Аналіз поверхні покриття, отриманого методом гарячого оцинкування

Першим кроком у перевірці зчеплення гарячооцинкованого покриття є ретельна візуальна оцінка, яку проводять за достатнього освітлення. Наявне гарячооцинковане покриття має бути безперервним і мати характерну «снежинкову» структуру або матово-сірий відтінок — залежно від швидкості охолодження та хімічного складу сталі. Інспектори повинні звернути увагу на пухирі, відшарування, непокриті ділянки або місця, де шар гарячооцинкованого покриття, здається, відшаровується чи відокремлюється від основи. Будь-яке видиме розшарування або відшарування є негайним показником відмови зчеплення й має бути задокументоване та оцінене відповідно до відповідного стандарту.

Варіація кольору на поверхні оцинкованої методом гарячого занурення не завжди вказує на проблему. Темно-сірі або матові зони на оцинкованому шарі, отриманому методом гарячого занурення, часто виникають через вищий вміст кремнію в сталі, що сприяє утворенню більш товстого сплавного шару. Ці зони можуть виглядати інакше, але при цьому зберігати чудову адгезію. Інспектори повинні вміти розрізняти косметичну варіацію та справжні дефекти адгезії під час візуального огляду поверхонь, оцинкованих методом гарячого занурення. Звернення до стандартних критеріїв допустимих дефектів, наприклад, ISO 1461 або ASTM A123, забезпечує узгоджений еталон для такого оцінювання.

Виявлення дефектів поверхні, що свідчать про ризик втрати адгезії

Певні візуальні дефекти на сталі з гарячого цинкування є чіткими ознаками поганої адгезії, а не лише косметичними недоліками. Включення флюсу, коли залишки флюсу потрапляють під шар гарячого цинкування, можуть перешкоджати правильному з’єднанню цинку зі сталлю. Включення шлаку, які вбудовані в поверхню гарячого цинкування, свідчать про забруднення ванни, що може зменшити цілісність шару. Зернисті або надмірно товщі локалізовані зони покриття гарячого цинкування можуть спричиняти внутрішні концентрації напружень, що з часом знижують адгезію. Кожен із цих дефектів має бути виявлений під час візуального огляду й оцінений щодо його потенційного впливу на втрату адгезії в умовах експлуатації.

Методи механічного випробування адгезії

Випробування ножем та згинанням для шарів гарячого цинкування

Крім візуального огляду, механічні випробування надають прямі докази того, наскільки добре покриття з гарячого цинкування з’єднується зі сталевою основою. Випробування ножем, описане в стандарті ASTM A123, полягає у спробі підняти шар гарячого цинкування гострим інструментом. Правильно з’єднане покриття з гарячого цинкування не буде чисто відшаровуватися; натомість воно чинитиме опір розділенню й демонструватиме пластичний характер руйнування, якщо його примусово відокремлювати. Це випробування є простим, не потребує лабораторного обладнання й може проводитися безпосередньо на об’єкті з представницьких зразків партії виробів, підданих гарячому цинкуванню.

Випробування на згин є ще одним надійним методом оцінки зчеплення оцинкованого шару, нанесеного методом гарячого занурення, на плоских або листових виробах. Зразок із оцинкованого шару, нанесеного методом гарячого занурення, згинають під заданим кутом навколо оправки, а зовнішню поверхню згину перевіряють на наявність тріщин, відшарування або розшарування. Надійно зчеплений оцинкований шар, нанесений методом гарячого занурення, деформується разом із основним матеріалом без відшарування. Відшарування або утворення порошку в зоні радіуса згину свідчить про недостатню пластичність та зчеплення оцинкованого шару, нанесеного методом гарячого занурення, що особливо важливо для конструктивних елементів, які підлягають формуванню або обробці після оцинкування.

Випробування на відрив для оцінки зчеплення оцинкованих поверхонь, нанесених методом гарячого занурення

Для проектів, що вимагають кількісних даних про адгезію, випробування на відрив забезпечує вимірюване значення сили. До поверхні гарячооцинкованого покриття приклеюють доллі за допомогою епоксидного клею, а потім застосовують перпендикулярну силу за допомогою каліброваного розтягувального випробувального пристрою до моменту руйнування. Тип руйнування та значення сили разом характеризують адгезію гарячооцинкованого шару. Когезійне руйнування всередині цинкового шару або адгезійне руйнування на межі цинк–сталь свідчать про різні типи проблем з адгезією гарячооцинкованого покриття. Випробування на відрив особливо корисне, коли гарячооцинковані компоненти будуть піддані механічним навантаженням, абразивному зношуванню або системам вторинного покриття.

Товщина покриття та лабораторна верифікація

Вимірювання товщини гарячооцинкованого покриття

Товщина покриття є показником якості зчеплення оцинкованого шару, нанесеного методом занурення в розплав. Оцинкований шар, нанесений методом занурення в розплав і відповідний мінімальній товщині, встановленій у стандартах ISO 1461 або ASTM A123, ймовірніше утворює повний і однорідний сплав цинку заліза. Магнітні товщиноміри є стандартними інструментами для вимірювання товщини шару оцинкованого покриття, нанесеного методом занурення в розплав, на об’єкті. Інспектори повинні виконати кілька вимірювань по всій поверхні кожного компонента, оцинкованого методом занурення в розплав, і обчислити середнє значення результатів згідно з відповідним стандартом. Ділянки, де товщина покриття нижча за мінімальний поріг, можуть свідчити про проблеми з підготовкою поверхні, що також погіршують зчеплення оцинкованого шару, нанесеного методом занурення в розплав.

Металографічний аналіз поперечного перерізу

Коли польові випробування викликають запитання щодо якості зчеплення оцинкованого металу методом занурення в розплавлену цинкову ванну, лабораторний аналіз поперечного перерізу надає остаточні відповіді. Зразок сталі, оцинкованої методом занурення в розплавлену цинкову ванну, розрізають, закріплюють у відповідному матеріалі, полірують і досліджують під металографічним мікроскопом. Це дозволяє виявити внутрішню структуру шарів — гамма-, дельта-, цета- та ета-зони, характерні для правильного оцинкованого покриття, отриманого методом занурення в розплавлену цинкову ванну. Неперервні, чітко визначені шари сплаву підтверджують добре зчеплення; проміжки, порожнини або відсутність окремих шарів у поперечному перерізі оцинкованого покриття, отриманого методом занурення в розплавлену цинкову ванну, свідчать про недоліки зчеплення. Цей метод особливо корисний для вирішення спорів або кваліфікації партій оцинкованої методом занурення в розплавлену цинкову ванну продукції на критичних конструкційних об’єктах.

Часті запитання

Який стандарт регулює інспекцію оцинкованих покриттів, отриманих методом занурення в розплавлену цинкову ванну, на конструкційній сталі?

ISO 1461 та ASTM A123 — це найпоширеніші стандарти, що використовуються для перевірки гарячооцинкованих покриттів на конструкційній сталі. Вони визначають критерії прийнятності щодо товщини покриття, якості поверхні та допустимих дефектів. Обидва стандарти містять інструкції, що стосуються оцінки якості адгезії гарячооцинкованих покриттів у виробничих та польових умовах.

Чи можна відремонтувати адгезію гарячооцинкованого покриття, якщо воно не пройшло перевірку?

Незначні порушення адгезії гарячооцинкованого покриття в локалізованих ділянках можна усунути за допомогою цинк-багатих ремонтних фарб або холодних цинкових сполук згідно з положеннями щодо ремонту, встановленими в ISO 1461. Однак масове відшарування гарячооцинкованого покриття, як правило, вимагає його повного зняття та повторного гарячого оцинкування. Припустимість будь-якого ремонту залежить від специфікації проекту та ступеня пошкодження гарячооцинкованого покриття.

Як підготовка поверхні сталі впливає на адгезію гарячооцинкованого покриття?

Підготовка поверхні є одним із найважливіших факторів, що впливають на адгезію гарячого цинкування. Сталь, яка недостатньо оброблена кислотним травленням, забруднена прокатною окалиною або містить залишки змащувальних матеріалів, не утворюватиме правильного цинк-залізного металургійного зв’язку під час процесу гарячого цинкування. Тривала декапування (обезжирювання), кислотне травлення та флюсування перед зануренням у розплавлену цинкову ванну є обов’язковими передумовами для отримання надійної адгезії покриття при гарячому цинкуванні конструкційних сталевих елементів.